CH538107A - Displacement transducer with a scanning arm and a transducer - Google Patents

Displacement transducer with a scanning arm and a transducer

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CH538107A
CH538107A CH927372A CH927372A CH538107A CH 538107 A CH538107 A CH 538107A CH 927372 A CH927372 A CH 927372A CH 927372 A CH927372 A CH 927372A CH 538107 A CH538107 A CH 538107A
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CH
Switzerland
Prior art keywords
arm
transducer
measuring point
lever
scanning
Prior art date
Application number
CH927372A
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German (de)
Inventor
Graf Albert
Original Assignee
Pretec Ag
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Publication date
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01D5/56—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using means specified in two or more of groups G01D5/02, G01D5/12, G01D5/26, G01D5/42, and G01D5/48 using electric or magnetic means

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Description

  

  
 



   Die Erfindung bezieht sich auf einen Wegaufnehmer mit einem Abtastarm, der dank einer Parallelführung des Armes keine Messfehler bei schräg stehendem Arm und bei unterschiedlichen Messlagen aufweist.



   Zur Längenmessung sind Hebeltaster bekannt, bei welchen die Abtastung der zu messenden Länge über einen an einem Punkt drehbar gelagerten Hebel erfolgt. Die im Messwandler bewirkte Bewegung ist somit vom Längenverhältnis der Hebelarme abhängig, der erhaltene Messwert ist wegen der kreisförmigen Hebelbewegung nicht linear und ein schräg am zu messenden Teil aufliegender Hebel verursacht einen Übersetzungsfehler (Cosinusfehler). Man hat versucht, mit Federparallelogrammen eine parallele Hebelbewegung zu erreichen, um damit die envähnten Fehler zu eliminieren. Diese eignen sich aber vor allem im robusten Werkstattbetrieb für diese Anwendung nicht, da schon kleine seitliche Kräfte zusätzliche Messfehler ergeben.



   Durch sein Eigengewicht verbiegt sich der Hebelarm je nach der Lage des Wegaufnehmers unterschiedlich, was sich in allen bekannten Ausführungen nachteilig auf deren Messgenauigkeit auswirkt.



   Die Erfindung zeigt ein neues Prinzip zur   Übertragung    der mechanischen Abtastung einer Weglänge auf den Messwertwandler, welches alle oben aufgeführten Nachteile beseitigt.



   Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben:
Aus der Figur ist ersichtlich, wie in einem zweckentsprechenden Gehäuse ein Arm H mittels einer an diesem befestigten Führungsachse F in einer genauen Kugelführung gelagert ist. An einem Ende des Armes H befindet sich der Messpunkt M, mit dem die zu messende Dimension D abgetastet wird.



  Der Abstand vom Messpunkt M zur Führungsachse F beträgt a. Im selben Abstand von F befindet sich der Messwertwandler W, der die Position des Armes H in einen entsprechenden elektrischen Wert umwandelt. Am anderen Ende des Armes H ist ein Kugellager L angebracht, das sich in einer Nut verschieben kann und somit ein seitliches Ausschwenken des Armes H verhindert.



   In der Figur 2 ist dargestellt, wie sich die durch eine Lageveränderung des Armes verursachte Verbiegung infolge des gleichen Abstandes a des Messpunktes M und des Wandlers W von der Führungsachse F aufhebt und sich somit nicht auf das Resultat auswirken kann. Die gestrichelte Linie zeigt die Durchbiegung des Armes H in der Normallage. Die gepunktete Linie dagegen zeigt die Durchbiegung bei um 1800 gedrehtem Wegaufnehmer. Die durch das Eigengewicht er   zeugte    Durchbiegung ist in beiden Fällen am Messpunkt M und am Wandler W gleich, so dass zwischen diesen beiden Punkten keine Differenz entsteht, das Messresultat also nicht verfälscht werden kann.



   Diese Anordnung ergibt eine Parallelbewegung, welche bei genauer Führung durch die Kugelführung auch bei seitlich wirkenden Kräften keine Lageverschiebung des Armes zulässt. Die Länge und die Ausbildung des Tastarmes ist für die Messgenauigkeit unwesentlich, so dass sie den Anforderungen der Anwendung angepasst werden kann.



   Auch die zur Erzeugung der gewünschten Messkraft   flot-    wendigen, jedoch in der Zeichnung nicht gezeigten Druckresp. Zugfedern können aus dem selben Grunde symmetrisch um die Führungsachse angeordnet werden.



   PATENTANSPRUCH



   Wegaufnehmer mit einem Abtastarm und einem Messwertwandler, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastarm (H) durch ein Führungsorgan (F, K) so geführt ist, dass bei Aus übung einer Kraft auf den Messpunkt (M) des Armes, der Arm eine Parallelbewegung ausführt, und dass die Anordnung von Messpunkt und Messwertwandler so gewählt ist, dass sich eine Eigenverbiegung des Armes bei unterschiedlichen Gebrauchslagen des Wegaufnehmers nicht auf das Messresultat auswirkt.



   UNTERANSPRÜCHE
1. Wegaufnehmer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertwandler und der Messpunkt im gleichen Abstand (a) von dem als Kugelführung ausgebildeten Führungsorgan (F, K) angeordnet sind.

 

   2. Wegaufnehmer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Ruhelage des Abtastarmes vorgesehene Druck- resp. Zugfedern in doppelter Ausführung symmetrisch zum Führungsorgan angeordnet sind, um damit die durch sie verursachte Verbiegung des Armes messunwirksam zu machen.



   3. Wegaufnehmer nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelbewegung durch ein genaues Gleitlager als Führungsorgan gewährleistet ist.



   4. Wegaufnehmer nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Messwertwandler ein elektrischer, pneumatischer oder ein mechanischer Wandler dient.

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.



   



  
 



   The invention relates to a displacement transducer with a scanning arm which, thanks to the parallel guidance of the arm, has no measurement errors when the arm is inclined and when the measurement positions are different.



   For length measurement, lever switches are known in which the scanning of the length to be measured takes place via a lever which is rotatably mounted at one point. The movement caused in the transducer is therefore dependent on the length ratio of the lever arms, the measured value obtained is not linear because of the circular lever movement and a lever resting at an angle on the part to be measured causes a translation error (cosine error). Attempts have been made to achieve a parallel lever movement with spring parallelograms in order to eliminate the errors mentioned. However, these are not suitable for this application, especially in robust workshop operations, since even small lateral forces result in additional measurement errors.



   Due to its own weight, the lever arm bends differently depending on the position of the displacement transducer, which in all known designs has a disadvantageous effect on their measurement accuracy.



   The invention shows a new principle for transmitting the mechanical scanning of a path length to the transducer, which eliminates all of the disadvantages listed above.



   An exemplary embodiment is described in more detail below with reference to the drawing:
From the figure it can be seen how an arm H is supported in an appropriate housing by means of a guide axis F attached to it in a precise ball guide. At one end of the arm H is the measuring point M, with which the dimension D to be measured is scanned.



  The distance from the measuring point M to the guide axis F is a. The transducer W, which converts the position of the arm H into a corresponding electrical value, is located at the same distance from F. At the other end of the arm H, a ball bearing L is attached which can slide in a groove and thus prevents the arm H from swinging out to the side.



   In FIG. 2 it is shown how the bending caused by a change in position of the arm due to the same distance a of the measuring point M and the transducer W from the guide axis F is canceled out and thus cannot affect the result. The dashed line shows the deflection of the arm H in the normal position. The dotted line, on the other hand, shows the deflection when the transducer is rotated by 1800. The deflection produced by its own weight is the same in both cases at the measuring point M and at the transducer W, so that there is no difference between these two points, so the measurement result cannot be falsified.



   This arrangement results in a parallel movement which, when precisely guided by the ball guide, does not allow any shift in position of the arm even with forces acting laterally. The length and the design of the probe arm are insignificant for the measurement accuracy, so that they can be adapted to the requirements of the application.



   Also the pressure resp. To generate the desired measuring force, but not shown in the drawing. For the same reason, tension springs can be arranged symmetrically around the guide axis.



   PATENT CLAIM



   Displacement transducer with a scanning arm and a transducer, characterized in that the scanning arm (H) is guided by a guide member (F, K) so that when a force is exerted on the measuring point (M) of the arm, the arm executes a parallel movement, and that the arrangement of the measuring point and the transducer is chosen so that a self-bending of the arm when the transducer is in different positions of use does not affect the measurement result.



   SUBCLAIMS
1. Displacement transducer according to claim, characterized in that the transducer and the measuring point are arranged at the same distance (a) from the guide element (F, K) designed as a ball guide.

 

   2. Displacement transducer according to claim, characterized in that provided for determining the rest position of the scanning arm pressure respectively. Tension springs are arranged in duplicate symmetrically to the guide member in order to make the arm bending caused by them ineffective.



   3. Displacement transducer according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that the parallel movement is ensured by an accurate sliding bearing as a guide member.



   4. Displacement transducer according to claim and dependent claims 1, 2 and 3, characterized in that an electrical, pneumatic or mechanical converter is used as the measured value converter.

** WARNING ** End of DESC field could overlap beginning of CLMS **.

Claims (1)

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. ** WARNING ** Beginning of CLMS field could overlap end of DESC **. Die Erfindung bezieht sich auf einen Wegaufnehmer mit einem Abtastarm, der dank einer Parallelführung des Armes keine Messfehler bei schräg stehendem Arm und bei unterschiedlichen Messlagen aufweist. The invention relates to a displacement transducer with a scanning arm which, thanks to the parallel guidance of the arm, has no measurement errors when the arm is inclined and when the measurement positions are different. Zur Längenmessung sind Hebeltaster bekannt, bei welchen die Abtastung der zu messenden Länge über einen an einem Punkt drehbar gelagerten Hebel erfolgt. Die im Messwandler bewirkte Bewegung ist somit vom Längenverhältnis der Hebelarme abhängig, der erhaltene Messwert ist wegen der kreisförmigen Hebelbewegung nicht linear und ein schräg am zu messenden Teil aufliegender Hebel verursacht einen Übersetzungsfehler (Cosinusfehler). Man hat versucht, mit Federparallelogrammen eine parallele Hebelbewegung zu erreichen, um damit die envähnten Fehler zu eliminieren. Diese eignen sich aber vor allem im robusten Werkstattbetrieb für diese Anwendung nicht, da schon kleine seitliche Kräfte zusätzliche Messfehler ergeben. For length measurement, lever switches are known in which the scanning of the length to be measured takes place via a lever which is rotatably mounted at one point. The movement caused in the transducer is therefore dependent on the length ratio of the lever arms, the measured value obtained is not linear because of the circular lever movement and a lever resting at an angle on the part to be measured causes a translation error (cosine error). Attempts have been made to achieve a parallel lever movement with spring parallelograms in order to eliminate the errors mentioned. However, these are not suitable for this application, especially in robust workshop operations, since even small lateral forces result in additional measurement errors. Durch sein Eigengewicht verbiegt sich der Hebelarm je nach der Lage des Wegaufnehmers unterschiedlich, was sich in allen bekannten Ausführungen nachteilig auf deren Messgenauigkeit auswirkt. Due to its own weight, the lever arm bends differently depending on the position of the displacement transducer, which in all known designs has a disadvantageous effect on their measurement accuracy. Die Erfindung zeigt ein neues Prinzip zur Übertragung der mechanischen Abtastung einer Weglänge auf den Messwertwandler, welches alle oben aufgeführten Nachteile beseitigt. The invention shows a new principle for transmitting the mechanical scanning of a path length to the transducer, which eliminates all of the disadvantages listed above. Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben: Aus der Figur ist ersichtlich, wie in einem zweckentsprechenden Gehäuse ein Arm H mittels einer an diesem befestigten Führungsachse F in einer genauen Kugelführung gelagert ist. An einem Ende des Armes H befindet sich der Messpunkt M, mit dem die zu messende Dimension D abgetastet wird. An exemplary embodiment is described in more detail below with reference to the drawing: From the figure it can be seen how an arm H is supported in an appropriate housing by means of a guide axis F attached to it in a precise ball guide. At one end of the arm H is the measuring point M, with which the dimension D to be measured is scanned. Der Abstand vom Messpunkt M zur Führungsachse F beträgt a. Im selben Abstand von F befindet sich der Messwertwandler W, der die Position des Armes H in einen entsprechenden elektrischen Wert umwandelt. Am anderen Ende des Armes H ist ein Kugellager L angebracht, das sich in einer Nut verschieben kann und somit ein seitliches Ausschwenken des Armes H verhindert. The distance from the measuring point M to the guide axis F is a. The transducer W, which converts the position of the arm H into a corresponding electrical value, is located at the same distance from F. At the other end of the arm H, a ball bearing L is attached which can slide in a groove and thus prevents the arm H from swinging out to the side. In der Figur 2 ist dargestellt, wie sich die durch eine Lageveränderung des Armes verursachte Verbiegung infolge des gleichen Abstandes a des Messpunktes M und des Wandlers W von der Führungsachse F aufhebt und sich somit nicht auf das Resultat auswirken kann. Die gestrichelte Linie zeigt die Durchbiegung des Armes H in der Normallage. Die gepunktete Linie dagegen zeigt die Durchbiegung bei um 1800 gedrehtem Wegaufnehmer. Die durch das Eigengewicht er zeugte Durchbiegung ist in beiden Fällen am Messpunkt M und am Wandler W gleich, so dass zwischen diesen beiden Punkten keine Differenz entsteht, das Messresultat also nicht verfälscht werden kann. In FIG. 2 it is shown how the bending caused by a change in position of the arm due to the same distance a of the measuring point M and the transducer W from the guide axis F is canceled out and thus cannot affect the result. The dashed line shows the deflection of the arm H in the normal position. The dotted line, on the other hand, shows the deflection when the transducer is rotated by 1800. The deflection produced by its own weight is the same in both cases at the measuring point M and at the transducer W, so that there is no difference between these two points, so the measurement result cannot be falsified. Diese Anordnung ergibt eine Parallelbewegung, welche bei genauer Führung durch die Kugelführung auch bei seitlich wirkenden Kräften keine Lageverschiebung des Armes zulässt. Die Länge und die Ausbildung des Tastarmes ist für die Messgenauigkeit unwesentlich, so dass sie den Anforderungen der Anwendung angepasst werden kann. This arrangement results in a parallel movement which, when precisely guided by the ball guide, does not allow any shift in position of the arm even with forces acting laterally. The length and the design of the probe arm are insignificant for the measurement accuracy, so that they can be adapted to the requirements of the application. Auch die zur Erzeugung der gewünschten Messkraft flot- wendigen, jedoch in der Zeichnung nicht gezeigten Druckresp. Zugfedern können aus dem selben Grunde symmetrisch um die Führungsachse angeordnet werden. Also the pressure resp. To generate the desired measuring force, but not shown in the drawing. For the same reason, tension springs can be arranged symmetrically around the guide axis. PATENTANSPRUCH PATENT CLAIM Wegaufnehmer mit einem Abtastarm und einem Messwertwandler, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastarm (H) durch ein Führungsorgan (F, K) so geführt ist, dass bei Aus übung einer Kraft auf den Messpunkt (M) des Armes, der Arm eine Parallelbewegung ausführt, und dass die Anordnung von Messpunkt und Messwertwandler so gewählt ist, dass sich eine Eigenverbiegung des Armes bei unterschiedlichen Gebrauchslagen des Wegaufnehmers nicht auf das Messresultat auswirkt. Displacement transducer with a scanning arm and a transducer, characterized in that the scanning arm (H) is guided by a guide member (F, K) so that when a force is exerted on the measuring point (M) of the arm, the arm executes a parallel movement, and that the arrangement of the measuring point and the transducer is chosen so that a self-bending of the arm when the transducer is in different positions of use does not affect the measurement result. UNTERANSPRÜCHE 1. Wegaufnehmer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertwandler und der Messpunkt im gleichen Abstand (a) von dem als Kugelführung ausgebildeten Führungsorgan (F, K) angeordnet sind. SUBCLAIMS 1. Displacement transducer according to claim, characterized in that the transducer and the measuring point are arranged at the same distance (a) from the guide element (F, K) designed as a ball guide. 2. Wegaufnehmer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Ruhelage des Abtastarmes vorgesehene Druck- resp. Zugfedern in doppelter Ausführung symmetrisch zum Führungsorgan angeordnet sind, um damit die durch sie verursachte Verbiegung des Armes messunwirksam zu machen. 2. Displacement transducer according to claim, characterized in that provided for determining the rest position of the scanning arm pressure respectively. Tension springs are arranged in duplicate symmetrically to the guide member in order to make the arm bending caused by them ineffective. 3. Wegaufnehmer nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelbewegung durch ein genaues Gleitlager als Führungsorgan gewährleistet ist. 3. Displacement transducer according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that the parallel movement is ensured by an accurate sliding bearing as a guide member. 4. Wegaufnehmer nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Messwertwandler ein elektrischer, pneumatischer oder ein mechanischer Wandler dient. 4. Displacement transducer according to claim and dependent claims 1, 2 and 3, characterized in that an electrical, pneumatic or mechanical converter is used as the measured value converter.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4503616A (en) * 1981-05-12 1985-03-12 Schlumberger Electronics (U.K.), Ltd. Parallel motion displacement transducers

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4503616A (en) * 1981-05-12 1985-03-12 Schlumberger Electronics (U.K.), Ltd. Parallel motion displacement transducers

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